Equipo científico desarrolla nanopartículas magnéticas que extraen elementos valiosos desde fuentes de agua

Un proceso respetuoso con la tierra puede ayudar a que el abastecimiento de materiales críticos sea económicamente viable en los Estados Unidos.

El Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) en conjunto con la empresa emergente Moselle Technologies, han desarrollado en Estados Unidos, una tecnología de nanopartículas que captura elementos valiosos de fuentes de agua sin generar mayor daño ambiental. 

Al respecto, Pete McGrail, investigador de laboratorio PNNL, explicó que "los enfoques actuales para la extracción de litio del agua, por ejemplo, requieren un paso de procesamiento que bombee grandes volúmenes de agua, miles de galones por minuto, a través de un sistema de filtración de intercambio iónico, lo que lo hace intensivo en energía y caro".

“Nuestro proceso de nanotecnología nos permite miniaturizar todo y elimina la necesidad de separadores de intercambio iónico masivos necesarios en otros procesos. Es bastante sencillo. En pocos minutos, prácticamente todo el litio ha sido extraído de la solución por colisiones moleculares con nuestro absorbente y luego se puede eliminar con un imán donde se recoge y purifica fácilmente", añadió McGrail. 

¿Cómo funciona?

De acuerdo con un comunicado del PNNL, la nanopartícula central es una forma de óxido de hierro más conocida como magnetita. Esta partícula central se utiliza para anclar la cáscara adsorbente que une selectivamente los compuestos de interés. 

Las nanopartículas se pueden introducir en salmueras de plantas geotérmicas, agua producida, efluentes de minería mineral y agua de mar, donde se aferran a compuestos diana flotantes libres. Cuando se expone a un imán, el núcleo de hierro de la nanopartícula se comporta como lo hacen las limaduras de hierro en el experimento científico clásico: migran hacia el imán, junto con el material crítico al que están unidas, y se pueden filtrar desde la salmuera. La tecnología se está adaptando para la captura de litio, un metal ligero versátil quizás más conocido por su papel en la tecnología de baterías.

¿A qué problema responde?

El CEO de Moselle Technologies explicó que se trata de una alternativa para conseguir litio. Sobre esto indicó que “necesitamos otra forma de hacerlo. Habíamos estado buscando la tecnología de menor coste para producir elementos de tierras raras y elementos estratégicamente importantes como el litio. Para muchos de ellos, Estados Unidos tiene poca o ninguna producción. Vamos a hacer todo lo posible para resolver ese problema. Creemos que esta tecnología nos superará el obstáculo de costes".

Los elementos de litio, níquel, cobalto y tierras raras tienen una gran demanda por parte de los fabricantes de semiconductores y turbinas eólicas, así como de baterías utilizadas en vehículos eléctricos y en otras tecnologías de energía verde. Pero actualmente, la cadena de suministro global de estos elementos depende en gran medida de procesos de extracción anticuados que consumen mucha energía, consumen mucha agua y crean residuos tóxicos. 

Las importaciones representan el 100% del suministro de EE. UU. para 14 de los 35 materiales críticos y más de la mitad de otros 17, según el Departamento de Energía. Esta tecnología PNNL, en desarrollo de laboratorio durante varios años, ya está lista para pruebas de campo.

La tecnología limpia y no contaminante también podría utilizarse para la recuperación de otros materiales críticos. Un tercer proyecto de investigación cooperativa explorará esa posibilidad.

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